李武龍

（四川九洲光電科技股份有限公司，綿陽(yáng) 621000）

引言

2009年5月25日發(fā)布的GJB 150A《軍用裝備實(shí)驗(yàn)室環(huán)境試驗(yàn)方法》，是現(xiàn)階段我國(guó)軍用裝備在定型前后的通用環(huán)境試驗(yàn)方法，規(guī)定了各類環(huán)境下裝備（產(chǎn)品）的試驗(yàn)要求，包括低氣壓（高度）在內(nèi)的27種環(huán)境，其中傾斜和搖擺是艦船特殊的環(huán)境條件，傾斜和搖擺試驗(yàn)則是各類艦船裝備在鑒定試驗(yàn)中的“必修”科目。GJB 4239中規(guī)定，在裝備的論證、研制、生產(chǎn)和使用過程中，應(yīng)對(duì)裝備環(huán)境工程的各項(xiàng)工作實(shí)施全面管理[1]。照明裝置是艦船裝備中重要的組成部分，包括可視照明和信號(hào)指示。過去艦船照明裝置基本采用傳統(tǒng)光源，主要包括白熾燈、熒光燈、鹵素?zé)舻?。因其產(chǎn)品特性需在定型前開展傾斜和搖擺試驗(yàn)。而隨著新興光源LED的出現(xiàn)，其以優(yōu)越的性能越來越多應(yīng)用在各類艦船照明裝置中，如顯控面板、艙頂燈、作戰(zhàn)燈等。由于其發(fā)光機(jī)理和應(yīng)用特性與傳統(tǒng)光源相差很大，那么GJB 150A中規(guī)定的傾斜和搖擺試驗(yàn)還是否繼續(xù)適用或需剪裁進(jìn)行，則需要探討分析。

1 GJB 150A.23對(duì)傾斜和搖擺試驗(yàn)的規(guī)定

無論艦船是在海面停泊還是航行，會(huì)受到海浪的強(qiáng)迫搖擺和艦船自身產(chǎn)生的搖擺，隨著作用力產(chǎn)生、傳遞和分解，艦船本身和艦載各類設(shè)備都會(huì)受到力的作用，這種環(huán)境即為傾斜和搖擺環(huán)境。GJB 150A.23將此環(huán)境在實(shí)驗(yàn)室場(chǎng)合中規(guī)定為縱傾、橫傾、縱搖和橫搖四種典型狀態(tài)，綜合角度、周期和持續(xù)時(shí)間，則基本涵蓋了試驗(yàn)對(duì)象的實(shí)際工作環(huán)境。傾斜和搖擺試驗(yàn)即為模擬艦船設(shè)備在該環(huán)境下能實(shí)現(xiàn)其所有預(yù)定功能特性和（或）不被破壞的能力。同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了艦船設(shè)備在開展傾斜和搖擺試驗(yàn)的評(píng)價(jià)（適用）范圍、選擇依據(jù)（時(shí)機(jī)），結(jié)合實(shí)際艦船工作的開展情況，綜合如下：

1）評(píng)價(jià)（適用）范圍：

①在水面艦船上使用、運(yùn)輸或貯存的裝備；

②在潛艇中使用、運(yùn)輸或貯存的裝備。

2）選擇依據(jù)（時(shí)機(jī)）[2]：

①結(jié)構(gòu)件具有旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；

②存在重力不平衡運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)；

③存在液態(tài)介質(zhì)，液面位置變化而導(dǎo)致工作失效或外泄；

④系統(tǒng)內(nèi)原有作用力平衡改變或破壞；

⑤潤(rùn)滑條件惡化（潤(rùn)滑不正?；蛴行孤┈F(xiàn)象）；

⑥結(jié)構(gòu)卡死或損壞；

⑦誤動(dòng)作、無接觸或呆滯；

⑧指示失靈或失誤；

⑨性能參數(shù)的檢測(cè)結(jié)果超過有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)文件規(guī)定的允許極限；

⑩其它認(rèn)為有必要開展試驗(yàn)的情形。

存在以上一種或多種情形時(shí)，應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定確定試驗(yàn)程序、試驗(yàn)條件和試驗(yàn)方法來開展傾斜搖擺試驗(yàn)。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，除潛艇水上航行時(shí)縱搖角度為±45 °或±60 °外，其余狀態(tài)（包括水面艦船和潛艇的各類運(yùn)動(dòng)狀態(tài)）角度范圍為在（±5～±30）°之間，周期（3～14）s不等，持續(xù)時(shí)間均≥30 min，具體分類詳見GJB 150A.23。

2 艦船LED照明裝置傾斜和搖擺試驗(yàn)開展現(xiàn)狀

艦船LED照明裝置是否開展傾斜和搖擺試驗(yàn)，要求來自于兩方面。一是訂購(gòu)方（有時(shí)為總體單位）通過環(huán)境分析確定裝置的壽命期環(huán)境剖面和環(huán)境適應(yīng)性要求，并在研制總要求或技術(shù)協(xié)議予以明確。二是雖然訂購(gòu)方雖然未明示，但承制方通過實(shí)際使用分析，提煉出該隱含要求，在后期的研制過程予以實(shí)施。

LED照明裝置在艦船裝備中屬于三類以下產(chǎn)品，在訂購(gòu)協(xié)議中一般作為大宗設(shè)備的配套設(shè)施，訂購(gòu)方（總體單位）往往不單獨(dú)擬制技術(shù)協(xié)議，即使是單獨(dú)的簽訂的技術(shù)協(xié)議，也不是針對(duì)性的編制，通常是套用主設(shè)備協(xié)議，略作調(diào)整即可。傾斜和搖擺試驗(yàn)作為船口基礎(chǔ)試驗(yàn)，一般不會(huì)做刪減，直接保留，這樣最大程度上提高了裝置的環(huán)境適應(yīng)性。而承制單位在對(duì)技術(shù)協(xié)議的消化時(shí)，對(duì)于傾斜和搖擺試驗(yàn)的要求，一般也不做特別反饋。主要原因是需要提供證據(jù)或技術(shù)報(bào)告說明不適用；同時(shí)還需更改技術(shù)協(xié)議，其流程繁瑣，甚至需要兩廠四方簽字確認(rèn)，周期較長(zhǎng)；加之傾斜和搖擺試驗(yàn)在整個(gè)試驗(yàn)成本中占比不大。因此在研制周期緊張情況下，無論是獲取證據(jù)、編寫技術(shù)報(bào)告，還是后面簽署技術(shù)通知單，承制單位都覺得“不劃算”。況且以往的傳統(tǒng)光源的照明裝置都進(jìn)行了該試驗(yàn)，在此情形下，LED照明裝置進(jìn)行傾斜和搖擺試驗(yàn)便“順理成章”。

3 艦船LED照明裝置傾斜和搖擺試驗(yàn)的適用分析

以LED作為光源的LED照明裝置受現(xiàn)有裝置的結(jié)構(gòu)和接口影響，部分產(chǎn)品原位替換有一定困難，但隨著新船的建造，應(yīng)用范圍正在逐步擴(kuò)大。目前主要應(yīng)用在數(shù)量多（耗電量大，維修保障任務(wù)重）艙頂燈、蓬頂燈、投光燈等泛光照明裝置。此情形適用上文第1章第1）款中的適用范圍，即在水面艦船上、在潛艇中使用、運(yùn)輸或貯存。說明照明裝置屬于傾斜和搖擺試驗(yàn)的對(duì)象，而是否開展試驗(yàn)需進(jìn)一步分析其在傾斜和搖擺環(huán)境是否存在上文第1章第2）款中①～⑩的情形。

各設(shè)計(jì)選型口目前尚未在統(tǒng)一型譜，未如傳統(tǒng)照明裝置一樣，規(guī)?；a(chǎn)使用，現(xiàn)階段一般是在艦船（或潛艇）中、大修或改造時(shí)陸續(xù)上艦原位替換使用或作為備品替換。所以我們?cè)谟懻揕ED照明裝置的試驗(yàn)特性時(shí)，該裝置是按照現(xiàn)有傳統(tǒng)照明裝置的外形和物理接口設(shè)計(jì)，但內(nèi)部光源替換為L(zhǎng)ED，電氣部分亦做了相應(yīng)調(diào)整。因此無論是LED蓬頂燈，LED艙頂燈還是LED投光燈等LED照明裝置其外形和安裝參數(shù)均符合CB 3852相關(guān)規(guī)定（注：由于LED發(fā)光效率更高，其外形和功率可能比傳統(tǒng)光源裝置更小，但安裝接口須保持一致）。

圖1 是X型LED艙頂燈，用于替換C2-2腰形艙頂燈，其外形尺寸為195 mm×160 mm×49 mm，安裝接口100 mm×140 mm，孔徑7 mm（標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，C2-2腰行艙頂燈外形尺寸應(yīng)＜400 mm×250 mm×200 mm，安裝接口100 mm×140 mm，孔徑7 mm[3]）。此形式LED艙頂燈是典型的艦船LED照明裝置，其主要包括外殼、出光罩、LED光源模組、LED驅(qū)動(dòng)。外殼材料由不銹鋼折彎，鉚接和焊接成型，剛性好，防腐性能佳；出光罩為PC吸塑成型，韌性好，抗沖擊，抗老化；LED光源模組是由多顆LED燈珠貼片焊接在鋁基板之上組成，固態(tài)照明，抗沖擊，抗振動(dòng)；LED驅(qū)動(dòng)是常見的AC轉(zhuǎn)DC，DC恒流輸出電路，常規(guī)器件型號(hào)，可靠性高。各部件間通過緊固件鏈接。組裝方便，連接固定可靠，適應(yīng)性強(qiáng)。其余艦船LED照明裝置均相似設(shè)計(jì)，最多拓展一些補(bǔ)充功能，如調(diào)光功能，聚光效果，變換色溫等，整體方案構(gòu)架沒有變化。

圖1 X型LED艙頂燈安裝接口及部件構(gòu)成圖

據(jù)此我們可以看出，LED蓬頂燈、LED艙頂燈、LED投光燈等LED照明裝置不存在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)部件，如軸承；不存在重力不平衡運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，如陀螺儀；內(nèi)部不存在液態(tài)介質(zhì)，如冷卻液；無潤(rùn)滑需求；在傾斜和搖擺極限環(huán)境下，作為剛性固定裝置，系統(tǒng)內(nèi)作用力平衡不會(huì)改變或破壞；因?yàn)闆]有動(dòng)作單元，故無結(jié)構(gòu)卡死或損壞；另外由于艦船上系統(tǒng)控制單元不集成在單個(gè)燈具上，故不會(huì)誤動(dòng)作、無接觸或呆滯、無指示失靈或失誤。所以在傾斜搖擺環(huán)境，LED照明裝置不會(huì)觸發(fā)各類失效模式，這也是固態(tài)照明的LED作為光源的重要考量，特別是艦船LED照明裝置的應(yīng)用。因此所以以LED為光源的照明裝置，可以不進(jìn)行傾斜搖擺試驗(yàn)。

與LED照明裝置相對(duì)應(yīng)的傳統(tǒng)照明裝置，其光源多采用熒光燈和白熾燈泡，由于其鎢絲和玻殼的存在，避免不了抗震和防護(hù)設(shè)計(jì)，如彈性減震器、防護(hù)罩等配套零件。傾斜搖擺環(huán)境下內(nèi)作用力平衡可能會(huì)被破壞，可能接觸不良。因此傳統(tǒng)照明裝置進(jìn)行傾斜搖擺試驗(yàn)的依據(jù)是充分的。

我們收集了以往各類艦船照明裝置試驗(yàn)記錄（主要是摸底和鑒定試驗(yàn)），以及部隊(duì)使用情況，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)照明裝置在傾斜搖擺試驗(yàn)出現(xiàn)過閃爍（燈絲接觸不良）和玻殼碎裂（減震器位移過大）現(xiàn)象；而LED照明裝置未發(fā)生任何故障情形?？紤]到樣本數(shù)量較大，這也進(jìn)一步佐證了以LED為光源的照明裝置，無須進(jìn)行傾斜搖擺試驗(yàn)的結(jié)論。

4 結(jié)論

LED照明裝置在傾斜搖擺試驗(yàn)中的良好性能，可減少設(shè)計(jì)人員在傾斜搖擺的環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)，不再重復(fù)試驗(yàn)，不僅節(jié)省了研制經(jīng)費(fèi)，更縮短了研制周期。承制方可在簽訂技術(shù)協(xié)議初期充分溝通協(xié)調(diào)，消除訂購(gòu)方（總體單位）顧慮。但隨著LED光源替代進(jìn)程的加快推進(jìn)，照明裝置的新功能越來越多（如帶磁吸和可移動(dòng)海圖燈），凡在傾斜搖擺環(huán)境下存在文中的失效或影響模式，則需重新論證。技術(shù)管理應(yīng)更加精細(xì)，做到開展與不開展試驗(yàn)，均不可一刀切。